揭示基于市场的能源政策的效力：利用机器学习从中国的能源配额交易系统中获得的证据

《Energy Policy》：Revealing the power of market-based energy policy: Evidence from China's energy quota trading system using machine learning

能源配额交易系统（EQTS）通过市场机制显著提升能源生产率（13.2%），主要机制包括绿色技术创新和能源转型。研究发现区域差异、资源禀赋及环境监管强度影响政策效果，建议优化配额分配、加强技术研发激励和整合多政策协同效应。

　　市场导向的气候政策工具对实现公正转型的影响不容忽视，尤其是在发展中国家。本研究提供了严格的实证证据，探讨了中国能源配额交易系统（EQTS）如何推动绿色技术创新并支持公平、低碳的能源转型。具体而言，基于准实验建模框架，我们使用双去偏机器学习（DDML）方法来估计EQTS对中国能源效率的因果效应。此外，我们还探讨了其影响机制，并从区域差异、资源禀赋和环境监管强度的角度分析了异质性效应。实证结果表明，EQTS显著提高了能源效率，平均边际效应为13.2%。稳健性检验确认了结果的有效性，即使在控制了潜在混杂因素后，结果依然成立。绿色技术创新和能源转型作为关键路径，使得该政策在提升能源效率方面发挥了重要作用。本研究展示了市场导向的监管机制在能源领域如何有效运作，并为将创新驱动战略纳入国家碳减排框架提供了实际政策建议。

在能源和社会经济发展的过程中，能源的重要性日益凸显。提高能源效率已成为应对全球可持续发展目标相关多方面挑战的关键措施，同时也促进了生产力增长。中国以煤炭为主的能源结构限制了其可持续发展路径，同时，碳达峰和碳中和愿景也迫切需要提升能源效率并推进能源结构转型。因此，制定和实施基于证据的能源与环境政策框架，并结合能源效率的提升，已成为中国减少排放和节约能源资源的最有效策略之一。其中，作为一项新的市场导向政策，能源配额交易系统（EQTS）因其在气候治理中的重要作用而受到学者和政策制定者的广泛关注。

随着中国环境监管框架向更加多样化的治理工具演进，其仍然主要依赖强制性的行政干预。然而，自2000年环境治理向市场导向机制转变以来，中国在2000年后见证了市场导向生态政策工具的系统化制度化。这些工具包括污水收费、碳排放许可市场以及环境税的实施。这些政策构成了推动节能减排和可持续绿色发展的高度有效手段。此外，污染源监管的强化已成为当代气候治理框架中的关键组成部分，体现了从源头上积极进行排放控制的战略转变。2016年7月，国家发展和改革委员会（NDRC）在河南、福建、四川和浙江四省启动了EQTS试点项目，旨在高效调控能源消费和能源强度。EQTS通过供给侧改革应对日益严重的能源和环境挑战。

我们的主要动机是提供实证评估，分析中国EQTS政策如何影响能源效率。理论上，EQTS可以通过多种机制提升能源效率，我们主要关注绿色技术创新效应和能源转型效应。具体而言，EQTS促使企业采用具有更高创新效率的绿色技术，从而提升能源效率。通过市场机制，EQTS提高了能源分配效率，实现帕累托最优。这种方法代表了一种由市场力量驱动、政策制定者和监管者支持的制度创新。其对能源效率的影响主要通过两种方式实现。

国家能源消费控制目标按照层级方式分配给下属实体，考虑每个地区的资源禀赋和节能潜力。在中国的垂直能源治理框架中，市级能源部门采用两级监管机制。首先，他们通过分解省级约束性能源强度目标，为企业设定特定的能源配额。其次，他们认证动态绩效基准，该基准涵盖三个运营维度：与技术前沿一致的新产能阈值、淘汰旧产能的时间表以及减少过剩产能的路线图。地方政府为企业设定能源配额，从而将能源使用权商业化。能源使用企业主要在设定的配额范围内运营。对于能源密集型企业，如果超过其规定的排放配额，则需通过受监管的交易平台或合规市场购买配额。如果未能通过这些机制获得足够的配额，将触发逐渐升级的不合规处罚，可能包括国家环境合规义务下的财务责任和行政制裁。为了有效利用免费能源，寻求利润最大化的企业被鼓励进行适应性行为调整，以减少非合规能源使用的经济负担。在EQTS框架下，地方政府通过财政和监管措施积极激励能源密集地区和企业减少能源消费。这一强制性能源配额交易机制通过货币化以往未被计入的外部性，增加了能源使用者的运营成本。面对约束性的成本限制和差异化的财政激励，理性企业通过采用最佳可用技术和标准动态优化其生产前沿。这种方法触发了技术革新，从而提高了能源效率。

此外，EQTS通过市场机制激励能源密集型企业减少能源消耗，同时通过科斯市场机制实现利润优化。其中，通过二次交易平台将节能带来的效率提升货币化。通过其制度设计，EQTS建立了科斯交易框架，使企业能够在预定义的市场协议下参与能源配额交易。企业通过分析实时能源市场价格信号与内部边际减排成本之间的差异，战略性地优化其配额购买或销售。这种方法使企业能够以成本效益的方式满足节能和减排目标。此外，如果企业预期其能源权利交易价格将上涨，可能会过度投资于节能技术。因此，EQTS政策通过利用市场衍生的价格信号提高了能源资源配置效率，同时通过循环累积因果关系，将配额交易溢价引导至战略性新兴行业和能效领先者，以符合国家绿色工业化优先事项。努力促进关键能源消耗行业的升级。EQTS体现了科斯定理的原则，通过能源配额明确了产权，并实现了成本效益、低成本的交易。这一框架鼓励组织通过在最具成本效益的领域减少能源消耗，并将能源使用重新分配到最能提供价值的领域，从而提高能源效率。因此，EQTS促进了能源资源的高效配置，从而整体提升了能源效率和可持续性。鉴于此，我们提出以下假设：

**假设1**：EQTS有助于提高能源效率。

EQTS通过绿色技术创新效应间接提升能源效率。一方面，EQTS通过价格机制鼓励企业通过能源配额交易价格来改善技术创新。另一方面，技术进步和创新预期能够提高能源效率。基本前提在于，技术效率的提高可能降低能源消费成本，同时有助于节约能源资源。为了使EQTS有效运作，交易成本必须最小化。这些成本包括交易配额的行政负担、监督合规和执行法规的成本。当交易成本较低时，实体可以高效地买卖能源配额。这一过程促进了从能源消费成本较低的实体向成本较高的实体转移配额。这符合科斯定理中关于通过低成本谈判实现资源有效配置的强调。此外，先进技术的进步，如清洁能源解决方案和碳捕获方法，可以潜在地减少碳排放并直接提高能源效率。

创新是提高能源效率的主要催化剂。在成本控制激励机制的背景下，能源密集型制造商被要求制定旨在实现绿色技术突破的R&D投资策略。通过生态创新，这些制造商可以抵消强制性能源配额获取的监管合规成本，同时在碳密集型操作中实现边际成本的降低。文献表明，环境权利和利益交易系统可以产生波特效应。本研究认为，能源节约、污染控制和清洁能源替代领域的技术进步和R&D创新可以提高能源效率。EQTS为实体提供了强大的激励，以提高其能源效率。通过设定能源配额并允许交易，企业通过减少能源消耗至低于其配额水平，可以出售由此产生的盈余，从而获得额外的收入。这种财务激励促进了对节能技术和创新的投资，这些投资对于能源转型至关重要。因此，我们进一步提出以下假设：

**假设2**：EQTS通过增强绿色技术创新效应来提高能源效率。

EQTS通过能源转型主要通过市场导向机制来提升能源效率。首先，能源配额基于能源效率基准进行分配，高能耗企业获得较少配额，因此面临升级技术或购买额外配额的压力，而能效企业则通过出售盈余配额获得利润。这种机制鼓励企业采用节能技术并投资于清洁能源。自生的绿色能源不计入总能源消耗。这种机制也显著提高了能源效率以及清洁能源在总发电量中的份额。能源转型不仅降低了碳排放，还通过可再生能源的无限性和低边际成本特性提高了能源效率。通过持续实施，EQTS政策在量化上减少了对化石燃料价格波动的系统性暴露，从而强化了对节能企业的激励。在产业层面，它加速了落后高能耗产能的淘汰，优化了产业集中度，并将资本引导至能效技术，从而形成产业范围内的“节能—盈利—再投资”循环。这些效应通过整合效率提升和向更绿色、更可持续的能源使用转型，整体提升了能源效率。

此外，能源转型和能源效率都是实现公正转型的重要组成部分。认为EQTS在实现这一转型方面发挥了关键作用。首先，EQTS促进企业内部的能源效率提升，并支持资源向可持续技术发展领域的投资。通过设定能源配额并允许交易，企业通过减少能源消耗至低于其配额水平，可以出售由此产生的盈余，从而获得额外的收入。这种财务激励促进了对节能技术和创新的投资，这些投资对于能源转型至关重要。其次，EQTS可以缓解能源脆弱性，通过促进更高效的能源使用和能源来源多样化。这在高能源消耗且资源有限的地区尤为重要。EQTS还可以通过支持可再生能源的采用和提高能源韧性来推动去碳化倡议。第三，EQTS可以与其它政策和市场机制协同，以推动能源转型。通过整合可再生能源目标和环境法规，EQTS具有建立更全面可持续发展框架的潜力。因此，EQTS在加速能源转型方面发挥了关键作用，通过提高能源效率、刺激创新和减少能源脆弱性，同时增强能源系统的韧性。这些效应通过战略投资和整合政策实施进一步放大。鉴于此，我们进一步提出以下假设：

**假设3**：EQTS通过增强能源转型效应来提高能源效率。

本研究旨在通过DDML方法，严谨地评估EQTS对能源系统转型的因果机制，从而生成基于实证的政策建议，以推动全国范围内EQTS的实施。具体而言，我们将中国EQTS的实施视为一个准自然实验，识别EQTS实施是否增强了能源效率，并通过分解因果效应的实现机制来探讨其影响。通过DDML方法，我们的分析揭示了EQTS对能源效率的平均处理效应为13.2%。我们还从区域差异、资源禀赋和环境监管强度的角度探讨了EQTS的异质性效应。研究结果表明，EQTS政策提高能源效率的主要机制是绿色技术创新和能源转型。

本研究的实证结果表明，政策制定者应要求省级和市级EQTS评估纳入可量化的能源效率增长指标。这应伴随着动态监测和对未达标的地区实施惩罚。此外，应设立省级基金，优先考虑R&D税收抵免和加快EQTS相关清洁技术的专利审批。同时，污染物减排应被纳入EQTS评估中的加分项。

在理论和实践层面，EQTS可能对提高能源效率有所贡献，其潜在影响渠道是绿色技术创新效应。在接下来的子部分中，我们将重点发展假设，包括直接和间接效应。

为了确保因果效应估计的无偏性，我们构建了以下辅助回归：

**辅助回归1**：EQTS在小样本中的系数估计器无偏性通过以下方式得到验证。在基准回归中，我们采用了部分线性DDML模型，使用随机森林算法，采用1:4的样本分割比例。表2中列（1）展示了仅包含控制变量线性成分的估计结果，而列（2）则包含控制变量的线性成分和二次成分。EQTS对能源效率的影响系数为0.047。显然，这两列均表明EQTS显著提高了能源效率，从而验证了假设1。

此外，为了缓解遗漏变量偏差，我们还通过使用人口规模的自然对数（lnPOP）作为代理变量来控制规模效应；通过计算第二产业附加值占GDP的比例（SIND）来控制结构效应；通过使用科学和技术支出的自然对数（lnSCI）和年度工资的自然对数（lnWAGE）来控制技术效应。我们通过广泛的数据收集和处理，构建了一个全面的面板数据集，跟踪了2005年至2020年间中国251个地级市的能源消耗和能源效率。表1提供了数据的描述性统计。

在实证分析中，我们发现即使在采用不同的能源效率指标，包括单因素和多因素非参数框架，我们的发现仍然稳健。为了缓解可能影响基准回归结果的遗漏变量偏差，我们还通过使用人口规模的自然对数（lnPOP）作为代理变量来控制规模效应；通过计算第二产业附加值占GDP的比例（SIND）来控制结构效应；通过使用科学和技术支出的自然对数（lnSCI）和年度工资的自然对数（lnWAGE）来控制技术效应。

为了进一步测试EQTS是否通过绿色技术创新效应提高能源效率，我们使用与能源相关的专利来代理绿色技术创新。具体而言，我们收集了企业层面的数据，涵盖四个类别：替代能源的已授权发明专利、替代能源的已授权实用新型专利、节能的已授权发明专利和节能的已授权实用新型专利。此外，根据创新经济学文献，我们的创新指标包括技术采用，通过绿色专利的外部引用（非自我引用）数量和总引用数量（包括外部和自我引用）来衡量；以及专利知识广度，通过IPC子类共现矩阵的赫芬达尔指数来衡量。我们随后使用预先指定的计量经济模型量化EQTS对这些创新质量维度的处理效应。估计结果如图1所示。总之，EQTS提高能源效率的机制已被实证确认，从而支持了假设2。我们的估计提供了进一步的实证支持，证明了EQTS与绿色技术创新的正向关联。

此外，我们使用Shen等人（2023）提出的能源转型指数（对数形式）和能源系统绩效（对数形式）来测试EQTS是否有助于改善能源转型。此外，为了避免能源转型的单一指标，我们根据Yang等人（2024）提供的11种能源消耗数据（单位为10000 tce），计算了新能源消费（NEC）的百分比，涵盖风能、核能和太阳能等最终能源使用，以反映能源转型的状态。表8中列（1）至列（3）的系数分别为0.031、0.061和0.639，清楚地表明EQTS对能源转型具有积极影响。实证证据支持了假设3。

本研究通过实证分析得出结论，即中国EQTS政策的实施显著提高了能源效率。特别是在试点实施的地区，这一政策的效果更为明显。此外，绿色技术创新和能源转型构成了EQTS对能源效率产生积极影响的主要机制。我们的实证结果提供了有力的证据支持中国EQTS政策的有效性。关键的政策建议总结如下。

首先，政府应继续支持EQTS政策框架，并推动其持续改进。EQTS对能源效率和环境效益的显著正向影响确认了其作为促进可持续发展的有效工具。该政策应在不同地区之间进行协调，尤其是在EQTS效果更为显著的中西部、资源型和两个控制区。定制化的政策可能是最大化这些地区效益的关键。此外，政府应提供针对能源效率技术创新的定向激励，包括R&D补贴、对投资节能技术的企业提供税收激励，以及支持试点项目。应鼓励建立强大的能源效率技术市场，以推动各行业最佳实践的广泛应用。此外，政府应投资于数据收集和验证系统，以确保能源消耗和能源配额合规性的准确测量。定期审查和更新配额分配机制是必要的，以反映能源消耗模式和技术进步。EQTS应与其它环境和能源政策相结合，这种整合将创建一个促进全面可持续成果的政策框架。

其次，企业应优先考虑资源分配以部署节能技术并整合可持续运营实践。EQTS对能源效率的显著正向影响表明，此类投资可以带来显著的成本节约和竞争优势。中西部、资源型和两个控制区的企业可能从这些投资中获得更大的收益，因为EQTS在这些地区的影响更为显著。此外，企业应专注于R&D和先进节能系统的部署。这不仅有助于他们满足能源配额，还能产生盈余配额用于交易。企业还应积极参与可交易能源配额市场，将经审计的能源消耗减少转化为可销售的盈余配额——一种已被证明能带来新利润渠道并推动去碳化目标的机制。相反，难以满足配额的企业可以购买额外的配额以避免处罚。鉴于EQTS的减排效果，企业应将能源效率的提升视为提高环境绩效的机会。这可以改善其公众形象，并可能减少监管负担。

第三，投资者应考虑将资金投向优先考虑能源效率和创新的项目和企业。实证证据表明，这些投资可以通过提高能源效率和潜在的配额交易收入获得显著回报。投资者应特别关注中西部、资源型和两个控制区，因为这些地区EQTS对能源效率的影响更为显著。此外，应投资于R&D和节能技术的商业化。鉴于EQTS依赖技术创新作为传导渠道，这些技术预计会受到高度需求。投资者应关注早期阶段的节能企业和创业公司，因为它们可能提供巨大的增长潜力。金融机构应开发和提供一系列专门的绿色金融工具，以支持企业向更节能的运营模式转型。这包括绿色债券、节能项目贷款和专注于可持续技术的投资基金。此外，推动EQTS工具市场的开发可以提供新的投资机会并增强EQTS的运作。最后，投资者应密切关注与能源配额和环境法规相关的政府政策。政策变化可能带来新的机会和风险，保持信息更新有助于投资者做出更明智的决策。

尽管本研究提供了详尽的实证分析，但仍存在进一步研究的必要性。当前的实证框架未考虑由于EQTS在地理上邻近地区实施可能产生的空间自相关性，这可能会偏倚效率估计。这一限制强调了未来研究中应用空间计量经济学技术的必要性，以捕捉跨地区的溢出效应。此外，由于数据限制，本研究未检验EQTS政策的外部有效性。与其它地区的比较研究，尤其是国际视角，是未来研究的必要方向。